一种超宽温镍氢电池及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电池领域，特别设及一种超宽溫儀氨电池及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 儀氨电池具有高能量比、使用寿命长、工作溫度宽、无污染、无记忆效应而被广泛 应用。但是，其使用环境溫度一般在-20°c~50°C范围内，据国内外文献报道，-20°c环境 下，儀氨电池放电容量与常溫容量之比最高可达65~75%，-40°C或W下，电池基本放不出 电；50°C环境下，儀氨电池放电容量与常溫容量之比最高可达90~95%，但随着溫度上升， 电池放电容量大幅下降，在70°C下，放电容量仅为电池常溫放电容量的40~50%。使其在 一些特殊环境下的使用受限，如军用电子设备用电源、通讯信号中转站、野外作业的电动工 具等方面，其使用环境的复杂多样性，既要求在低溫（如-45°C )环境下，又需满足在高溫 (如70°C )环境下的使用，为了满足市场需要，拓宽儀氨电池的应用领域，有必要开发一种 超宽溫儀氨电池在-45°C~70°C超宽溫度环境下都能够正常使用。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有技术中的问题，本发明的目的之一在于提供一种超宽溫儀氨电池。
[0004] 本发明的目的之二在于提供上述超宽溫儀氨电池的制作方法。 阳〇化]本发明的技术方案是：在正极配方中物理渗入稀±氧化物或过渡金属氧化物，提 高电池在高溫环境下的充电效率；负极采用吸放氨平台压力适中的添加特殊元素的AB5型 储氨合金粉，并加入稀±氧化物添加剂，W提高负极电化学活性与循环寿命；隔膜采用高端 进口簇基接枝处理或横化处理的吸碱量大、透气性好、且耐碱能力强的聚乙締或聚丙締；电 解液选用氨氧化钟、氨氧化钢、氨氧化裡等3种碱金属氨氧化物配置成的碱性水溶液，并加 入鹤酸钢或鹤酸晶体，控制其浓度在0.0 l~0. 5mol/L。同时，在制作方法中，采用端面焊接 工艺，并通过对集流盘和泡沫儀底垫的应用，增强正、负极的导电效果，极大地降低电池欧 姆内阻。W上方案的实施使儀氨电池在-45°C~70°C超宽溫度环境下能够正常使用。
[0006] 作为本发明第一方面的超宽溫儀氨电池，其包括铁壳及安装在铁壳内的儀电极、 氨电极、隔膜、电解液，其特征在于：
[0007] 所述儀电极由泡沫儀作为基体材料，所述泡沫儀内部空间填充有正极活性物质 Ni (OH) 2、导电剂、添加剂及粘接剂；
[0008] 所述氨电极由多孔锻儀钢带或铜网或泡沫儀作为基体材料，所述多孔锻儀钢带或 铜网或泡沫儀涂覆有负极活性物质胆氨合金粉、导电剂、添加剂及粘接剂；
[0009] 所述电解液为富钟型碱性水溶液与鹤酸钢或鹤酸晶体的混合物。所述电解液中由 于钟离子的大量存在，可明显降低电解液的凝固点W及粘度，使离子的运动速度加快，从而 提高在低溫条件下的电导率。鹤酸钢在儀正极表面会形成一层包覆层，能够增大充电时析 氧反应的极化过电位，进而提高高溫充电效率，还能阻止儀正极材料的自分解过程，使电池 可W循环更多次，延长了电池的使用寿命。
[0010] 在本发明的一个优选实施例中，所述儀电极中的正极活性物质Ni (OH)2在制备过 程中共沉积锋、钻。
[0011] 在本发明的一个优选实施例中，所述锋含量在3~7wt %之间，钻含量在1. 5~ Swt %之间。
[0012] 在本发明的一个优选实施例中，所述儀电极中的正极活性物质Ni (OH) 2克比容量 在210~230mAh/g，粒度在5~12um。
[0013] 在本发明的一个优选实施例中，所述儀电极中的导电剂为氧化亚钻、氨氧化亚钻、 碳酸钻、钻粉、儀粉、碳纳米管的一种或几种的混合物。
[0014] 在本发明的一个优选实施例中，所述儀电极中的添加剂为氣化巧、氧化巧、氧化 锭、氧化铁、氧化错，氧化巧的一种或几种的混合物，W增加正极析氧反应过电位，使输入的 能量更多地用于P-Ni (OH)2氧化为P-NiOOH的充电反应，抑制OH氧化为〇2的副反应，从 而提高电池在高溫环境下的充电效率。
[0015] 在本发明的一个优选实施例中，所述儀电极中的粘接剂是簇甲基纤维素钢与聚四 氣乙締的组合。
[0016] 在本发明的一个优选实施例中，所述氨电极中的负极活性物质胆氨合金粉的表达 式为MLNi3. 55C〇0. 75MnO. 4A10. 3X，其中所述X为满足特殊性能添加的元素，选自Y、Dy、Sn、 B、Si、Ti、V、化的至少一种，所述ML为La、Ce、Pr、Nd元素组成的富La混合稀±。
[0017] 在本发明的一个优选实施例中，所述元素X的量是所述胆氨合金粉的0. 1~ 0. 5wt%。
[0018] 在本发明的一个优选实施例中，所述胆氨合金粉的克比容量在300~320mAh/g， 粒径在35~50um。
[0019] 在本发明的一个优选实施例中，所述氨电极中的导电剂选自儀粉、超导炭黑、碳纳 米管的一种或几种的混合物，极大增加负极电子导电性，减小负极在超低溫和大电流放电 下的极化作用，也可提高负极电化学催化性能。
[0020] 在本发明的一个优选实施例中，所述氨电极中的添加剂为氧化铺、氧化锭、氧化铺 等稀±氧化物的一种或几种的混合物，W提高负极电化学催化性能，W及电池循环稳定性。
[0021] 在本发明的一个优选实施例中，所述氨电极中的所述粘接剂是簇甲基纤维素钢或 聚乙締醇或聚丙締酸钢与下苯乳液的组合。
[0022] 在本发明的一个优选实施例中，所述隔膜采用高端进口簇基接枝处理或横化处理 的吸碱量大、透气性好、且耐碱能力强聚乙締或聚丙締，厚度为0. 15 + 0. 01mm。
[0023] 在本发明的一个优选实施例中，所述电解液中的鹤酸钢或鹤酸晶体的浓度为 0.Ol ~0. 5mol/L。
[0024] 在本发明的一个优选实施例中，所述电解液中的富钟型碱性水溶液为用氨氧化 钟、氨氧化钢、氨氧化裡、纯化水配置成密度为1. 30~1. 35g/cm3、OH摩尔浓度为8. 5~ 9. 2mol/L的富钟型碱性水溶液。
[0025] 作为本发明第二方面的超宽溫儀氨电池的制作方法，包括W下步骤：
[0026] (1)儀电极的制作：
[0027] (1. 1)制备正极活性物质Ni (OH) 2
[0028] 采用络合沉淀法，在一定浓度氨水存在的条件下，将一定浓度的氨氧化钢溶液和 一定浓度的硫酸儀、硫酸锋、硫酸钻混合盐溶液在揽拌下混合反应，控制pH值在8~11，反 应溫度在40~70°C，反应时间为12~1地，陈化时间为12~1地，得到绿色Ni (OH) 2沉淀，倒 出反应液，静止分层，倒掉上层清夜后用蒸馈水洗涂，并在12(TC下烘干至含水率《0. 5%， 即得到正极活性物质Ni (OH) 2;
[0029] (1.。按步骤（1. 1)制备的正极活性物质Ni (OH)288~92%，导电剂5~7%，添 加剂1~2%，粘接剂2~4%的重量百分比并加入适量纯水投入揽拌机中混合均匀制成浆 料，再通过湿法拉浆工艺将浆料物质填充到泡沫儀导电基体内，并距离泡沫儀导电基体顶 端0. 5~2. 5mm的部分不填充材料，干燥后漉压，上述填充材料及泡沫儀共同形成儀电极并 控制电极厚度为0. 37 + 0.0 lmm,所述不填充材料的泡沫儀部分为预留泡沫儀部分，裁切成 所需的尺寸；
[0030] 似氨电极的制作：按胆氨合金粉94~97%，导电剂1. 5~2. 5%，添加剂1~ 2%，粘接剂2~4%的重量百分比并加入适量纯水投入揽拌机中混合均匀制成浆料，再 通过湿法拉浆工艺将浆料涂覆在导电基体多孔锻儀钢带或铜网或泡沫儀上，并距离导电 基体多孔锻儀钢带或铜网或泡沫儀下端0. 5~2. 5mm的部分不涂覆材料，干燥后漉压，上 述涂覆材料及导电基体多孔锻儀钢带或铜网或泡沫儀共同形成氨电极并控制电极厚度为 0.26 + 0.0 lmm,所述不填充材料的导电基体部分为预留白边部分，裁切成所需的尺寸； 阳0川 做电解液的制备 阳032] 用氨氧化钟、氨氧化钢、氨氧化裡配置成密度为1. 30~1. 35g/cm3、0H摩尔浓度为 8. 5~9. 2mol/L的水溶液，冷却至室溫后，再加入鹤酸钢或鹤酸晶体，控制其浓度在0.0 l~ 0. 5111〇1/1，不断揽拌，使之完全溶解，即制成含鹤酸钢或鹤酸的碱性电解液；
[003引 （4)电池装配：将步骤（1)制备的步骤似制备的儀电极、氨电极及隔膜卷绕并植 入钢壳内，使儀电极上的所述预留泡沫儀部分凸出隔膜于上端，且通过集流盘与电池盖帽 连接，氨电极上的所述预留白边部分凸出于隔膜下端，并通过一泡沫儀底垫与所述钢壳底 部连接，根据电池容量注入步骤（3)制备的电解液，封口即制成超宽溫儀氨电池。
[0034] 在本发明的一个优选实施例中，所述集流盘为锻儀钢片，厚度在0. 15~0. 20mm之 间。
[0035] 在本发明的一个优选实施例中，所述泡沫儀底垫厚度在0. 6~1.Omm之间，形状为 圆形，与钢壳底部面积一致，并通过点焊方式预先置于钢壳底部。
[0036] 在本发明的一个优选实施例中，每个电池的电解液加入量为1. 5~2. 4g/Ah。
[0037] 在本发明的一个优选实施例中，所述步骤（1.1)中，所述氨水的浓度为0.5~ 5.Omol/l，所述混合盐溶液中儀离子的浓度为0. 5~2.Omol/l，锋离子的浓度为 0.01-0.2mol/l，钻离子的浓度为0. 005~0.lmol/1，所述氨氧化钢溶液的浓度为0. 5~ 5.Omol/L。
[0038] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0039] (1)使用环境溫度范围宽。在-45°C~70°C超宽溫度环境下都能够正常使用，满 足了多种